ultrazvukové senzory používané pro sonarové systémy ve vodě

Ultrazvukové senzory pro zjišťování vzdálenosti jsou základem mnoha robotických a automatických
aplikací, jako jsou systémy vyhýbání se překážkám a varování před kolizí v automobilech, samonaváděná autonomní vozidla, terénní roboti a tak dále. Existuje však specifikované omezení, když se vzduchový ultrazvukový převodník používá v provozu v terénu, protože jeho výhoda na obrázku Q je vyšší (šířka frekvenčního pásma je relativně nižší) a je obtížné zlepšit jak směrovost, tak velký dosah snímání vzdušného ultrazvukového převodníku. V souladu s tím je stále, dokonce i nyní, jedním z náročných problémů v oblasti ultrazvuku vyvinout vysoce výkonný ultrazvukový měnič a ultrazvukový systém měření vzdálenosti ve vzduchu.

Ultrazvukový systém vzdálenosti-vzdálenosti se skládá z ultrazvukového převodníku a vysílací a přijímací elektroniky a signálového procesoru. Originalita tohoto článku spočívá v objasnění základů ultrazvukového měniče, který převádí elektrickou energii na mechanickou energii (akustický tlak) a recipročně, mechanickou energii na elektrickou energii, detekční aritmetiku pro slabý signál zvukové vlny a postup implementace ultrazvukového zaměřovacího systému s velkým měřicím zdvihem. Mezi hlavní témata tohoto příspěvku patří:

(2) Podle fyzikálních vlastností ultrazvukové vlny a piezoelektrické vlny

eramický materiál, stejně jako výkon byly vybrány indukční ultrazvukové senzory přiblížení , rezonanční režim a frekvence piezokeramického diskového oscilátoru. Aplikací techniky akustického impedančního přizpůsobení na strukturu převodníku a optimální techniky přizpůsobení mechanických i elektrických impedancí přenášené elektroniky jsme úspěšně rozšířili rozsah snímání a zlepšili směrovost snímání převodníku, který je schopen kontrolovat vícesměrné zvuky.

(3) Původně byl navržen nový kompozitní ultrazvukový měnič kombinovaný s piezo kotoučovým měničem a přijímačem činelového typu, aby se vyrovnal s Dopplerovým jevem.

(4) Původně byla navržena nová metoda optimálního návrhu pro převodník push-pull a související vzorec pro výpočet účinnosti přeměny energie a vysílací obvod implementovaný navrženou metodou má lepší účinnost přeměny energie. Dále byla navržena a implementována přijímací elektronika s novým řídicím obvodem s časovým ziskem a vysokým odstupem signálu od šumu (SNR) pro experimentování s ultrazvukový pro měření vzdálenosti . převodník

(5) Využitím skutečnosti, že detekce korelace je ekvivalentní detekci shody, byl předložen nezbytný modifikační vzorec pro stanovení doby letu (ToF) při použití metody detekce shody. Byla zde navržena nová metoda pro zlepšení zisku zpracování a odezvy systému zjišťování vzdálenosti v reálném čase, to znamená použití metody detekce shody založené na signálu binárního klíčování s fázovým posunem (2PSK), zatímco ultrazvukový signál je ve formě klíčování s binárním posunem amplitudy (2ASK), a algoritmus rychlé shody detekce byl implementován výpočtem dvoukrokové funkce. podvodní hloubkový senzorový systém.

Experimentální výsledky ukazují, že efektivní dosah snímání snímače je větší než 32 metrů a šířka paprsku je menší než 士50, což má lepší výkon než u stávajících, například podobných produktů v katalogu vzduchových převodníků (AIRMAR Tech. CorpU.SA). The podvodní akustický převodní systém vyvinutý v tomto článku byl aplikován na některé další projekty, například, které poskytly jedno z řešení detekce objektů v poli pro klíčový projekt 'Studie teorie a metod navigačního řízení pro mobilní robotiku v neznámém prostředí' a projekt 'Platforma bezpilotní kampaně' (Advanced Research Project of the 10`' Five-year Equipment Head Planters).

    Není pochyb o tom, že všechny techniky použité v tomto dokumentu lze přímo použít k vývoji sonarových systémů ve vodě s vysokými náklady.